Los nuevos avances en la tecnología óptica inalámbrica utilizan chips fotónicos que dan forma eficaz a la luz para mejorar la transmisión de datos. Esto es crucial para los avances futuros en redes inalámbricas y procesamiento de datos de alta velocidad. Es posible que la conexión inalámbrica de fibra óptica ya no tenga obstáculos.Un estudio realizado por la Universidad Politécnica de Milán en colaboración con la Escuela Sant'Anna de Pisa, la Universidad de Glasgow y la Universidad de Stanford, y publicado en la prestigiosa revista Nature Photonics, permite crear un chip fotónico que puede calcular matemáticamente la forma óptima en la que la luz puede atravesar cualquier entorno, incluso los desconocidos o que varían en el tiempo.
Un problema es bien conocido: la luz es sensible a cualquier forma de obstrucción, incluso las más pequeñas. Por ejemplo, piense en cómo vemos los objetos cuando miramos a través de una ventana esmerilada o cuando nuestros anteojos están empañados. El efecto es muy similar al de los rayos de luz que transportan flujos de datos en los sistemas ópticos inalámbricos: la información sigue ahí, pero está completamente distorsionada y es extremadamente difícil de recuperar.
Los dispositivos desarrollados en este estudio son pequeños chips de silicio que actúan como transceptores inteligentes: trabajando en pares, pueden "calcular" de forma automática e independiente qué forma debe tener un haz para atravesar un entorno común con la máxima eficiencia. Eso no es todo: también pueden generar múltiples haces superpuestos, cada uno con su propia forma, y guiarlos sin interferir entre sí; De esta manera, la capacidad de transmisión aumenta considerablemente, como será necesario para los sistemas inalámbricos de próxima generación.
"Nuestros chips son procesadores matemáticos que pueden realizar cálculos con luz de manera muy rápida y eficiente, sin consumir casi energía. Los rayos de luz se generan mediante operaciones algebraicas simples (esencialmente sumas y multiplicaciones), realizadas directamente sobre las señales luminosas y transmitidas a través de microantenas integradas directamente en el chip. Esta tecnología tiene muchas ventajas: procesamiento extremadamente simple, alta eficiencia energética y un enorme ancho de banda de más de 5000 GHz". explica Francesco Morichetti, jefe del Laboratorio de Dispositivos Fotónicos del Politecnico di Milano.
"Hoy en día, toda la información es digital, pero, de hecho, las imágenes, los sonidos y todos los datos son esencialmente analógicos. La digitalización permite un procesamiento muy complejo, pero a medida que aumenta la cantidad de datos, estas operaciones se vuelven cada vez más insostenibles en términos de energía e informática. Hoy en día, hay un interés creciente en el uso de circuitos especializados (coprocesadores analógicos). Hay un gran interés en volver a la tecnología analógica, y los circuitos dedicados serán los habilitadores de los futuros sistemas de interconexión inalámbrica 5G y 6G. Así es como nuestros chips trabajo", dijo Andrea Melloni, director de Polifab, el Centro de Micro y Nanotecnología del Politecnico di Milano.
“La computación analógica utilizando procesadores ópticos es crucial en muchos escenarios de aplicación, incluidos aceleradores matemáticos para sistemas neuromórficos, computación de alto rendimiento (HPC) e inteligencia artificial, computadoras cuánticas y criptografía, sistemas avanzados de localización, localización y sensores y, en general, sistemas que necesitan procesar grandes cantidades de datos a velocidades muy altas”, agrega Marc Sorel, profesor de electrónica del Instituto TeCIP (Instituto de Telecomunicaciones, Ingeniería Informática y Fotónica) de la Escuela Secundaria de Santa Ana.